JP2021032394A - ギア装置、レンズ装置、および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えば、ギア列の軸間距離調整に有利なギア装置を提供することを目的とする。【解決手段】 本発明のギア装置は、第１ギアの第１歯と第２ギアの第２歯とが互いに噛み合うように構成されてなるギア装置であって、前記第１ギアは、前記第１ギアと前記第２ギアとの間の予め定められた軸間距離に対応した、前記第１歯の形状とは異なる形状を有する調整歯を有し、前記調整歯は、前記第２歯と噛み合わないように構成されている、ことを特徴とする。【選択図】 図５

Description

本発明は、ギア装置、レンズ装置、および撮像装置に関する。

絞り羽根内縁部の重なりで形成される絞り開口径を変化させる絞り装置では、開口径を変化させる部材から開口径を検出するための回転角度検出器までの間にギア列を用いる場合がある。このような場合、該ギア列のバックラッシュのため、検出器による検出精度が低下し、絞りの開口径の制御精度も低下する。そのため、高精度に開口径を制御するには、当該ギア列のバックラッシュを小さくする必要がある。

特許文献１は、一方のギアに錘を設け、錘によって重力に起因した付勢力をギアに加えることによって、ギア列のバックラッシュを低減する絞り装置を開示している。特許文献２は、リングバネにより主ギアと従ギアとの双方に付勢力を加えることにより、噛み合う相手のギアを挟み込み、バックラッシュを低減する技術を開示している。特許文献３は、ギアの歯に固体被膜のある状態で当該ギア（の軸）の位置決めを他のギアに対して軸間の位置決めを行い、その後に固体被膜を除去することにより適当なバックラッシュを得る技術を開示している。

特開２００７-５２１９２号公報 公開実用平成３−１５８号公報 特開２０１０-３８２２０号公報

特許文献１に開示された技術は、重力に起因した付勢力をギアに加えているのみのため、急なギアの反転時にはバックラッシュが発生しうる。特許文献２に開示された技術は、主ギアと従ギアとからなるシザーズギアと、それとは噛み合うギアとの間の軸間距離によって、主ギアと従ギアとがそれとは噛み合うギアに加える力が変化する。よって、安定した駆動制御を行うには精密な軸間距離調整が必要となる。特許文献３に開示された技術は、固体被膜を除去する必要があるため、固体被膜の一部（摩耗粉や剥離片など）がギア列を含む装置内に残りうる。

本発明は、例えば、ギア列の軸間距離調整に有利なギア装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のギア装置は、第１ギアの第１歯と第２ギアの第２歯とが互いに噛み合うように構成されてなるギア装置であって、前記第１ギアは、前記第１ギアと前記第２ギアとの間の予め定められた軸間距離に対応した、前記第１歯の形状とは異なる形状を有する調整歯を有し、前記調整歯は、前記第２歯と噛み合わないように構成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、ギア列の軸間距離調整に有利なギア装置を提供することができる。

実施例の絞り装置のオープン位置での正面図である。 実施例の絞り装置の分解斜視図である。 実施例の検出ユニットの分解斜視図である。 実施例の絞り装置のギア列の軸間距離調整時の正面図である。 図４のＡ部詳細図である。 図１のＢ部詳細図である。 実施例の絞り装置の駆動時の正面図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１〜７は、本発明の実施形態にかかわるレンズ装置内に構成される絞り装置である。

図１及び図２に基づいて、絞り装置（可動の光学要素）の駆動構造について説明する。図１は絞り装置の開放状態での正面図、図２は絞り装置の分解斜視図を示す。

絞り装置は図１及び図２に示すように支持筒１と、６枚の絞り羽根２と、カム板３と、押え板４と、ストッパーピン５と、駆動ユニット１０１及び検出ユニット（検出部）１０２によって構成される。絞り羽根２には、片側の面に回転中心ピン２ａが凸設され、対面側には駆動ピン２ｂが凸設される。６枚の絞り羽根２に設けられた回転中心ピン２ａは支持筒１に設けられた６箇所の係合穴１ａにそれぞれ回転自在に係合する。一方で、６枚の絞り羽根２に設けられた駆動ピン２ｂはカム板３に設けられた６箇所のカム溝３ａにそれぞれ係合する。押え板４を４本の固定ビス６によって支持筒１に固定することで、カム板３は支持筒１に対して回転可能に保持される。

また、カム板３に設けられたピン穴３ｂにストッパーピン５を固定する。これにより、ストッパーピン５はカム板３と一体で可動し、ストッパーピン５が押え板４に設けられた開放端ストッパー４ａ及びクローズ端ストッパー４ｂと当接することで、カム板３は適切な可動範囲となるよう規制される。

次にモーター７及びカム板３に設けられたカムギア３ｃ（第２ギア）が噛み合うギア８からなる駆動ユニット１０１を２本の固定ビス９によって支持筒１に固定する。また、検出部１０及びカム板３に設けられたカムギア３ｃが噛み合う検出ギア（主ギア１１、従ギア１３）（第１ギア）を持つ検出ユニット１０２を２本の固定ビス１２によって支持筒１に固定する。すると、検出ギアとカム板３に設けられたカムギア３ｃが噛み合うことで、検出ユニット１０２によってカム板３の回転角を検出することが可能となる。

以上の構成により、検出部１０に基づき図示されない制御部からモーター７に指令信号が入力されると、ギア８によってカム板３が回転する。これにより、６枚の絞り羽根２は、各々６箇所の駆動ピン２ｂが係合するカム溝３ａに案内されると共に、回転中心ピン２ａを中心に回動することで、開口状態が可変（絞り開口径を変化させることが可能）な開口絞りを構成する。

図３に基づいて検出ユニット１０２のバックラッシュを除去する構造について説明する。図３は検出ユニット１０２の分解斜視図を示す。

検出ユニット１０２は図３に示すように、検出部１０と、検出ギアである同軸の主ギア１１と従ギア１３と、固定板１４と、リングバネ１５と、連結ピン１６によって構成される。検出部１０は、固定部１０ａが固定穴１４ａと係合することで固定板１４に固定される。リングバネ１５はリング状の面に対して垂直方向で互いに反対方向に曲げられた突起部１５ａ及び突起部１５ｂを持つ。突起部１５ａは主ギア１１に設けられた穴部１１ａに、突起部１５ｂは従ギア１３に設けられた穴部１３ａにそれぞれ係合する。検出軸１０ｂに回転可能に係合する主ギア１１に設けられた穴部１１ｂと従ギア１３に設けられた穴部１３ｂを嵌め合わせ、連結ピン１６によって主ギア１１を検出軸１０ｂに固定する。

以上の構成により、主ギア１１に対して従ギア１３を相対的に回転させると、主ギア１１と従ギア１３に対して、互いの相対的な回転を戻す方向に、リングバネ１５による弾性力（復元力）が働く。この状態で、主ギア１１をカムギア３ｃ（第２歯）に噛み合わせると、リングバネ１５によって、主ギア１１と従ギア１３がカムギア３ｃを挟み込み付勢力が加えられるため、弾性力の範囲内において、バックラッシュなく主ギア１１とカムギア３ｃが噛み合うことが可能となる。すなわち、主ギア１１と従ギア１３とリングバネ１５とにより、バックラッシュレスギア（シザーズギア）が構成されている。

図４〜図７に基づいてカムギア３ｃと主ギア１１の軸間調整方法について説明する。図４は絞り装置の調整時の正面図、図５は図４のＡ部詳細図、図６は図１のＢ部詳細図、図７は調整後の作動を示し、（ａ）は開放端時、（ｂ）は中間絞り状態時、（ｃ）はクローズ端時を示す。

まず、図４及び図５に示すように、ストッパーピン５をカム板３から外し、絞り装置の通常の使用時におけるカム板３の押え板４に対する回転範囲外まで回転可能な状態にする。

次に、調整歯１１ｄをその他の歯（第１歯）と識別するために付された主ギア１１の印１１ｃと従ギア１３の切欠き１３ｃの位相を一致させた状態にする。（調整歯１１ｄは、カムギア３ｃと主ギア１１の軸間距離の調整を行うために使用される、主ギア１１の他の歯（第１歯）とは形状が異なる歯であり、少なくとも１つの調整歯が備えられている。）

この状態は、主ギア１１の印１１ｃが従ギア１３の切欠き１３ｃを介して視認可能な状態である。これにより、主ギア１１と従ギア１３との間にはリングバネ１５によって相対的な回転方向に対して適切な付勢力（第１の力）が加えられた状態となる。言い換えると、主ギア１１と従ギア１３との間の回転方向の付勢力が前記第１の力となる主ギア１１と従ギア１３との間の相対的な回転量のときに主ギア１１の印１１ｃが視認可能となるように前記主ギアと前記従ギアが構成されている。

この状態で主ギア１１及び従ギア１３をカムギア３ｃに噛み合わせると、適切な付勢力で主ギア１１と従ギア１３がカムギア３ｃを挟み込み、バックラッシュを除去することができる。また、主ギア１１の印１１ｃがついた歯は、その他の歯よりも大きい転位量で形成された調整歯１１ｄである。絞り装置の通常の使用時のカム板３の押え板４に対する回転範囲外の状態である、印１１ｃとカム板３に設けられた印３ｄの位相を一致させた状態で、調整歯１１ｄをカムギア３ｃに当接させながら、検出ユニット１０２を２本の固定ビス１２によって支持筒１に固定する。

最後に、図１及び図６に示すように、開放端ストッパー４ａとクローズ端ストッパー４ｂ間が可動域となるようにストッパーピン５をピン穴３ｂに取り付ける。これにより、主ギア１１とカムギア３ｃは適切な軸間に調整された状態で駆動することが可能となる。ストッパーピン５をピン穴３ｂに取り付けた後は、図７で示すように、（ａ）から（ｂ）、そして（ｃ）まで全域で可動させても、調整歯１１ｄはカムギア３ｃと噛み合うことはない。

以上の構成により、可動全域において検出ユニット１０２はカムギア３ｃに対して適切な付勢力でバックラッシュを除去し、且つ適切な軸間距離でカムギア３ｃと噛み合うことが可能となるため、極めて高い精度でギア列の軸間距離調整を行うことが可能となる。また、各印を一致させて組み立てるので、容易に組み立てることができる。

また、本実施例では主ギア１１に調整歯１１ｄを設けたが、カムギア３ｃ側に調整歯を設けてもよい。更には、調整歯は双方に設けてもよく、つまりは調整時よりも可動時の主ギア１１とカムギア３ｃのバックラッシュが大きくなるような歯の組み合わせであればよい。調整歯１１ｄは主ギア１１と従ギア１３の双方またはどちらか一方の少なくとも１枚の歯に構成されればよい。

また、本実施例では調整歯は歯の転位量を大きくする、つまりは歯の山を他の歯の山よりも大きく形成したが、ギアの谷の転位量を大きくする、つまりは歯の谷を浅く形成してもよい。

本実施例においては、バックラッシュレスギア（シザーズギア）とカムギア３ｃとが噛み合うギア装置を例示したので、適切な付勢力で主ギア１１と従ギア１３がカムギア３ｃを挟み込み、所定の弾性力の範囲内での回転であれば、極めて高い精度でギア列の軸間距離調整ができているので、バックラッシュが除去された状態で安定駆動することができる。しかし、本発明はバックラッシュレスギアではないギア同士が噛み合うギア装置の場合にも適用できる。その場合には、極めて高い精度でギア列の軸間距離調整ができているので、調整歯を使用してバックラッシュ無く噛み合うように２つのギアの軸間距離が調整され、実使用時の調整歯以外の歯が噛み合う状態においては、軸間距離に対応した適正なバックラッシュを有して噛み合うギア装置を提供することができる。

本発明のギア装置を、開口径が可変な絞り装置や可動レンズ群の位置検出に使用したレンズ装置により、本発明のギア装置の効果を享受できるレンズ装置を実現することができる。また、該レンズ装置と、該レンズ装置の像面に配された撮像素子と、を有する撮像装置を構成することによって本発明の効果を享受できる撮像装置を実現することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

３ｃ カムギア（第２ギア）
１１ 主ギア（第１ギア）
１１ｄ 調整歯
１３ 従ギア（第１ギア）

Claims (10)

1. 第１ギアの第１歯と第２ギアの第２歯とが互いに噛み合うように構成されてなるギア装置であって、
   前記第１ギアは、前記第１ギアと前記第２ギアとの間の予め定められた軸間距離に対応した、前記第１歯の形状とは異なる形状を有する調整歯を有し、
   前記調整歯は、前記第２歯と噛み合わないように構成されている、
   ことを特徴とするギア装置。
2. 前記調整歯は、前記第１歯より大きいことを特徴とする請求項１に記載のギア装置。
3. 前記調整歯の谷は、前記第１歯の谷より浅いことを特徴とする請求項１に記載のギア装置。
4. 前記第１ギアと前記第２ギアとは、前記予め定められた軸間距離に対応したバックラッシュを有して互いに噛み合っていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のギア装置。
5. 前記調整歯の転位量は、前記第１歯の転位量とは異なっていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のギア装置。
6. 前記第１ギアは、シザーズギアであり、
   前記シザーズギアの主ギアと従ギアとのうち少なくとも一方は、前記調整歯を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のギア装置。
7. 前記第１ギアは、前記調整歯を前記第１歯とは識別するための印を有し、
   前記主ギアと前記従ギアとの間の相対的な回転量が前記主ギアと前記従ギアとの間の予め定められた付勢力に対応する場合に前記印が視認可能となるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のギア装置。
8. 可動の光学要素と、
   請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載のギア装置を含み、該ギア装置を介して前記光学要素の動きに関する状態を検出する検出部と、
   を有することを特徴とするレンズ装置。
9. 前記光学要素は、開口状態が可変の開口絞りを含むことを特徴とする請求項８に記載のレンズ装置。
10. 請求項８または請求項９に記載のレンズ装置と、
    前記レンズ装置によって形成された像を受ける撮像素子と、
    を有することを特徴とする撮像装置。

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